МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ИИСТ

отчет

по лабораторной работе № 2

по дисциплине «Метрология»

Тема: «Исследование основных метрологических характеристик электронных вольтметров»

Студенты гр. 0421		Токарев А.А.
		Терентьева А.С.
		Артемьев Я.А.
Преподаватель		Кузьмина А.Д.

Санкт-Петербург

2022

Цель работы

Исследование метрологических характеристик электронных вольтметров.

Задание

1. Ознакомиться с имеющейся на рабочем столе аппаратурой и получить от преподавателя конкретное задание для выполнения лабораторной работы.

2. Определить основную погрешность электронного вольтметра на диапазоне измерений, указанном преподавателем. Построить на одном графике зависимости относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра. Сделать вывод о соответствии поверяемого вольтметра его классу точности.

3. Определить амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) электронного вольтметра. Построить график АЧХ и определить рабочую полосу частот вольтметра на уровне затухания АЧХ, определяемом нормативно-технической документацией на поверяемый вольтметр. На основе анализа полученных данных сделать вывод о соответствии поверяемого прибора его классу точности.

4. Измерить электронным вольтметром напряжения различной формы (синусоидальной, прямоугольной и треугольной) с одинаковой амплитудой на частотах, лежащих в рабочей полосе частот этого прибора. Объяснить и подтвердить расчетами полученные результаты. Сделать вывод о влиянии формы измеряемого напряжения на показания электронного вольтметра.

Описание и порядок выполнения работы

Для выполнения работы применяют схему, представленную на рис. 2.1,

где ГС – генератор (синтезатор) сигналов синусоидальной, прямоугольной и

треугольной формы, ЦВ – цифровой вольтметр, ЭВ – электронный вольтметр, ЭЛО – электронно-лучевой осциллограф.

Основную погрешность электронного вольтметра определяют методом сличения, т. е. сравнением его показаний с показаниями образцового, в данном случае цифрового вольтметра, при синусоидальном напряжении. Показания образцового вольтметра принимаются за действительные значения напряжения.

Поверку электронного вольтметра GVT-417B проводят при частоте f₀ = 1 кГц на шкалах с верхними пределами 1 или 3 В, что обусловлено диапазоном регулирования выходного напряжения используемого генератора.

Поверку проводят для n = (6…10) отметок шкалы, равномерно распределенных по шкале прибора, при плавном увеличении и уменьшении его показаний. Поверяемые точки напряжения U устанавливают на электронном вольтметре, а действительные значения напряжений U_о.ув , U_о.ум получают показания цифрового вольтметра при подходе к поверяемой отметке шкалы соответственно при увеличении и уменьшении показаний.

Абсолютные, относительные, приведенные погрешности и вариации показаний определяют по формулам, приведенным в лаб. раб. 1.

По результатам испытаний и расчетов строят на одном графике зависимости относительной и приведенной погрешностей от показаний электронного вольтметра.

На основании анализа данных об основной погрешности и вариации

показаний делают вывод о соответствии указанных характеристик требованиям, определяемым классом точности поверяемого прибора.

Амплитудно-частотную характеристику электронного вольтметра

определяют как зависимость показаний вольтметра от частоты входного

синусоидального сигнала при постоянном значении его напряжения.

На практике широко используют понятие рабочей полосы частот средства измерений. Под рабочей полосой частот вольтметра понимают диапазон частот Δf, для которого неравномерность АЧХ вольтметра не превосходит некоторой заранее установленной допустимой величины. Так, для электронного вольтметра GVT-417B в пределах рабочей полосы не допускается изменение АЧХ, превышающее 10 % от показания прибора на частоте f₀ = 1 кГц. Крайние значения диапазона частот, удовлетворяющего указанному требованию, называются нижней f_н и верхней f_в граничными частотами рабочей полосы электронного вольтметра.

Определение АЧХ проводят также по схеме, представленной на рис.2.1. В качестве источника сигналов используют генератор SFG-2000, который обеспечивает постоянство амплитуды выходного сигнала при изменении частоты в его рабочем диапазоне.

На генераторе ГС устанавливают частоту f₀ = 1 кГц при синусоидальной форме сигнала. С помощью регулятора выходного напряжения генератора ГС устанавливают показание электронного вольтметра на отметке шкалы в диапазоне (0,7…0,9) от верхнего предела измерений и записывают установленное значение напряжения U(f₀ = 1 кГц). В дальнейшем при определении АЧХ изменяют частоту генератора сигналов ГС, а его выходное напряжение поддерживают постоянным.

Для контроля уровня сигнала и его формы используют электронно-лучевой осциллограф. На экране осциллографа с помощью подбора коэффициентов отклонения (VOLTS/DIV) и развертки (TIME/DIV) получают удобную для наблюдений и измерений осциллограмму – изображение нескольких периодов синусоиды с достаточно большой амплитудой; записывают амплитуду l_А (или двойную амплитуду l_2А) изображения сигнала для последующего контроля уровня сигнала.

АЧХ электронного вольтметра удобно определять отдельно для областей верхних и нижних частот. В области верхних частот АЧХ начинают снимать с шагом 100 кГц: 1 кГц (начальная частота), 100, 200 кГц … до частоты, при которой показания электронного вольтметра упадут до величины порядка 0,8…0,9 от первоначально установленного показания

U( f₀ = 1 кГц ). Для уточнения верхней частоты f_в рабочей полосы частот Δf электронного вольтметра в районе десятипроцентного спада АЧХ необходимо дополнительно снять несколько точек АЧХ с меньшим шагом изменения частоты входного сигнала. В процессе проведения испытаний постоянный уровень выходного сигнала ГС контролируют электронным осциллографом.

Нижняя граничная частота f_н рабочей полосы Δf для электронных

вольтметров переменного тока обычно находится в области единиц и первых

десятков герц. Поэтому процедура определения АЧХ в области нижних частот может быть следующей: сначала уменьшают частоту от исходной

f₀ = 1000 Гц через 200 Гц, а затем от 50 Гц через 10 Гц. При необходимости

уточняют нижнюю частоту f_н рабочей полосы, при которой АЧХ падает до

уровня 0,9 от ее значения при f₀ = 1000 Гц, снятием дополнительных точек с

шагом 1 Гц.